JP7291836B1 - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池に設けられた係止部に係合可能なコネクタであって、係止部に係止され易いコネクタを提供する。【解決手段】燃料電池３に着脱可能なコネクタ１であって、燃料電池は、所定の積層方向に間隔をおいて配置され、それぞれが収容凹部１１を有する複数のプレート９を備え、プレートの収容凹部それぞれには係止部２１が設けられ、コネクタは、複数のプレートの収容凹部に挿入可能なハウジング２５と、ハウジングに保持され、ハウジングが収容凹部に挿入されたときにプレートに電気的に接続する端子部材２７と、ハウジングに挿入可能なレバー３１と、レバーの挿入による押圧力によって、積層方向に延びる軸線を中心として回転し、係止部に係合するロック部材２９とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ハウジングに収容された複数の端子を有するコネクタであって、特に、燃料電池に接続可能な電気コネクタに関する。

近年、低炭素社会又は脱炭素社会の実現に向けた取り組みが活発化し、車両においてもＣＯ２排出量の削減や、エネルギー効率の改善を目的として、車両の電動化がすすめられている。電動化された車両、すなわち、電動車両には駆動力を発生させるモータと、モータに電力を供給するための電池とが搭載される。

電動車両に搭載される電池として、燃料電池が注目されている（例えば、特許文献１）。燃料電池は、所定の方向（以下、第１方向）に積層された複数のセルを有している。各セルは、空気極及び燃料極と、空気極及び燃料極の間に配置された高分子電解質膜と、空気極及び燃料極の外側に配置された分離板とを備えている。

特許文献１の燃料電池には、各セルの電圧をチェックするためのセルモニタリングコネクタが設けられている。燃料電池の分離板は収容溝を有し、その収容溝によって、燃料電池にはセルモニタリングコネクタが収容される収容空間が規定されている。

セルモニタリングコネクタは、ハウジングと、連結端子とを備えている。ハウジングは第１方向に交差する第２方向に沿って収容空間に挿入される。ハウジングが収容空間に挿入されると、連結端子が分離板に接続し、各セルの電圧のチェックが可能となる。

セルモニタリングコネクタの燃料電池からの抜けを防止するため、分離板には、係止部が設けられている。係止部は収容溝の周辺に配置され、フック状をなしている。セルモニタリングコネクタには、ハウジング内に設けられたレバーと、レバーを操作するためのレバー操作部とが設けられている。

レバー操作部の第１方向及び第２方向に交差する第３方向の移動に連動して、レバーはハウジングの外面から第３方向に突出した第１位置と、突出した第２位置とに変位する。レバー操作部の移動によって、レバーを出没させることで、分離板の係止部にレバーを引っ掛けることができる。係止部にレバーが引っ掛かると、セルモニタリングコネクタの燃料電池からの抜けが防止される。

特開２０２１－７７６１６公報

燃料電池においては、製造時や使用時において積層ずれが発生することがある。そのため、分離板の積層ずれが発生しても、係止可能となるように、係代が大きいロック機構を備えた電気コネクタの開発が望まれている。

特許文献１のセルモニタリングコネクタでは、レバー操作部の第３方向の移動によって、ハウジングが撓み変形し、レバーが第１位置と第２位置とに変位する。そのため、レバー（ロック部材）の突出量のハウジングからの突出量を確保し難く、レバーが係止部に係止され難いという問題がある。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、燃料電池に設けられた係止部に係合可能なコネクタであって、係止部に係止され易いコネクタを提供することを主目的とする。

本発明の第１の側面では、燃料電池（３）に着脱可能なコネクタ（１）であって、前記燃料電池は、所定の積層方向に間隔をおいて配置され、それぞれが収容凹部（１１）を有する複数のプレート（９）を備え、前記プレートの前記収容凹部それぞれには係止部（２１）が設けられ、前記コネクタは、複数の前記プレートの前記収容凹部に挿入可能なハウジング（２５）と、前記ハウジングに保持され、前記ハウジングが前記収容凹部に挿入されたときに前記プレートに電気的に接続する端子部材（２７）と、前記ハウジングに挿入可能なレバー（３１）と、前記レバーの挿入による押圧力によって、前記積層方向に延びる軸線を中心として回転し、前記係止部に係合するロック部材（２９）とを有する。

これによると、レバーの挿入による押圧力によって、ロック部材が回転し、ロック部材が係止部に係合する。そのため、ロック部材が撓み変形することによって、係止部に係合する場合に比べて、コネクタが係止部に係止され易くなる。

本発明の第２の側面では、前記ロック部材は、前記係止部に係止可能な被係止部（７７）を備え、前記レバーの前記ハウジングへの挿入によって、前記ロック部材は、前記被係止部が前記ハウジングの内部に退避した退避位置から、前記被係止部が前記ハウジングの外部に露出した突出位置に変位する。

これによると、突出位置において被係止部がハウジングから露出するため、被係止部が係止部に係合し易くなる。

本発明の第３の側面では、前記係止部は前記プレートに設けられた切欠（２３）を含み、前記被係止部は隣接する複数の前記プレートに設けられた前記切欠にそれぞれ挿入されて、前記プレートに掛け止めされる引掛部（８５）と、前記プレートの間に挿入される少なくとも一つの挿入壁（８７）と、を備える。

これによると、被係止部を複数のプレートに係止することができるため、被係止部を単一のプレートに係止する場合に比べて、コネクタを燃料電池により強く係止させることができる。また、被係止部が係止部に係止されたときに、プレートの間に挿入壁が挿入されるため、プレートの変形が防止できる。

本発明の第４の側面では、前記引掛部が掛け止めされる複数の前記プレートのうち、隣接する前記プレートの間それぞれに前記挿入壁が挿入されている。

これによると、隣接するプレート間それぞれに挿入壁が挿入されるため、隣接するプレートの電気的な接触が防止できる。

本発明の第５の側面では、前記ロック部材には前記軸線の方向に沿って延びる一対の軸部（７９）が設けられ、前記ハウジングは前記ロック部材の前記軸部を回転自在に受容する軸受部（８１）を備え、且つ、前記ロック部材を収容するロック部材収容部（６１）を有し、前記ロック部材収容部に前記レバーが挿入されることによって、前記ロック部材が回転する。

これによると、ロック部材をハウジングに回転可能に支持させることができ、レバーをロック部材収容室に挿入することで、ロック部材を回転させることができる。

本発明の第６の側面では、前記レバーの前記ハウジングへの挿入方向は、前記収容凹部への挿入方向と同一である。

これによると、レバーをハウジングの挿入方向に移動させることによって、ロック部材を係止部に係止させることができる。そのため、レバーを挿入方向に直交する方向に移動させる場合に比べて、レバーの操作に要する挿入方向に直交する方向のスペースを低減することができる。

本発明の第７の側面では、前記レバー及び前記ロック部材には、前記レバーの挿入方向の移動を前記ロック部材の回転に変換する第１カム機構（１０１）が設けられている。

これによると、レバーのハウジングへの挿入によって、ロック部材を回転させることができる。

本発明の第８の側面では、前記レバーと前記ハウジングとには、前記ロック部材が前記突出位置になったときに、前記レバーの挿入方向逆向きの移動を規制することにより、前記ロック部材の回転を規制する規制機構（１０３）が設けられている。

これによると、ロック部材が突出位置になったときに、規制機構により、ロック部材の回転が規制される。これにより、ロック部材が突出した状態に維持されるため、コネクタの燃料電池からの抜けが防止できる。

本発明の第９の側面では、前記レバーには、前記規制機構による規制に抗して、前記ハウジングから前記挿入方向逆向きに引き抜くための引抜部（１０７）を有し、前記レバーと前記ロック部材との間には、前記レバーの前記挿入方向逆向きの移動に応じて、前記ロック部材を前記突出位置から前記退避位置に回転させる第２カム機構（１０９）が設けられている。

これによると、ツールを用いてレバーを引き抜くことによって、ロック部材が退避位置となるため、ロック部材と係止部との係合が解除されて、コネクタを燃料電池から分離することができる。

本発明の第１０の側面では、前記ロック部材は、前記ハウジングの挿入方向に直交し、且つ、前記積層方向に直交する方向における両端部にそれぞれ設けられている。

この態様によれば、ロック部材がハウジングの一方側の端部に設けられている場合に比べて、コネクタをより強固に燃料電池に結合させることができる。

このように本発明によれば、燃料電池に設けられた係止部に係合可能なコネクタであって、係止部に係止され易いコネクタを提供することができる。

ロック部材によって燃料電池に係止される前のコネクタの様子を示す斜視図 燃料電池及び燃料電池に接続されたコネクタの鉛直方向における断面斜視図、及び、二点鎖線によって囲まれた部分の拡大図 リテーナ及び端子部材を除くコネクタの分解斜視図、及び、二点鎖線によって囲まれた部分の拡大図 端子部材の斜視図 ロック部材を（Ａ）ハウジング本体から離れた側及び（Ｂ）ハウジング本体の側から見たときの斜視図 図５（Ａ）のＶＩ－ＶＩ断面図 レバーの斜視図 ロック部材が（Ａ）退避位置にあるときと、（Ｂ）突出位置にあるときを示すコネクタの側面図 レバーの挿入により、ロック部材が（Ａ）退避位置から（Ｅ）突出位置に変位するまでのレバー及びロック部材の位置の変化を説明するための左右方向断面図 ロック部材が（Ａ）退避位置にあるときと、（Ｂ）突出位置にあるときのレバーの位置を説明するための前後方向断面図 （Ａ）ツールによる引き抜き時のレバーとツールとの位置関係を示す左右方向側面図、及び、（Ｂ）ＸＩＢ－ＸＩＢ断面図 ツールによる引き抜きにより、ロック部材が（Ａ）突出位置から（Ｅ）退避位置に変位するまでのレバー及びロック部材の位置の変化を説明するための左右方向断面図 コネクタの（Ａ）第１変形例を示す斜視図、及び（Ｂ）第２変形例を示す斜視図 コネクタの（Ａ）第３変形例を示す斜視図、及び、（Ｃ）コネクタが燃料電池に接続されているときを示す左右方向断面図

以下、本発明の実施形態に係るコネクタについて図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明に係るコネクタ１は燃料電池３に取り付けられる。コネクタ１が取り付けられる燃料電池３は、図２に示すように、所定方向（以下、積層方向）に積層された複数のセル５を有している。本実施形態では、燃料電池３は積層方向が水平方向となるように車両に搭載されている。コネクタ１は燃料電池３のセル５それぞれの電圧をモニタするための電気コネクタとして使用される。

以下、説明の便宜上、セル５の積層方向を前後方向とし、水平且つ積層方向に垂直な方向を左右方向、鉛直方向を上下方向として、燃料電池３にコネクタ１が接続されて係止された状態を基準として、説明を行う。但し、これらの方向は説明の便宜上のものであって、本発明は燃料電池３の姿勢や配置はそれらの方向には限定されない。また、本発明は燃料電池３の用途や種類にも限定されない。

燃料電池３は固体高分子形燃料電池であって、図２の拡大図に示すように、電極膜接合体７（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ－Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、プレート９（セパレータ、分離板ともいう）とを備えている。

電極膜接合体７は、電極となる空気極７Ａ及び燃料極７Ｂと、空気極７Ａ及び燃料極７Ｂの間に配置された高分子電解質膜７Ｃとを備えている。高分子電解質膜７Ｃは、絶縁性を有するフィルムであり、燃料極７Ｂで生成された水素イオンを空気極７Ａへ移動させるイオン交換膜によって構成されている。空気極７Ａ及び燃料極７Ｂにはそれぞれ反応触媒が塗布され、空気極７Ａは正極（カソード）として、燃料極７Ｂは負極（アノード）として機能する。

プレート９は電極膜接合体７の外側、すなわち、高分子電解質膜７Ｃを介して対峙する空気極７Ａ及び燃料極７Ｂの外側に設けられている。これにより、プレート９は積層方向に間隔をおいて並んで配置されている。プレート９はステンレス（ＳＵＳ）やチタン等の金属製の薄板によって構成されている。プレート９には水素や酸素（空気）を通過させる流路が設けられている。空気極７Ａ及び燃料極７Ｂはそれぞれ外側に位置するプレート９に電気的に接触している。これにより、プレート９はそれぞれ電気的に接触する空気極７Ａ又は燃料極７Ｂと同じ電位になっている。

プレート９には前後方向（積層方向）に重なり合う位置にそれぞれ、内方に凹む収容凹部１１が形成されている。詳細には、プレート９は方形板状をなし、収容凹部１１はプレート９の上縁に設けられ、収容凹部１１は下方に凹むように形成されている。電極膜接合体７にもまた収容凹部１１と積層方向に重なる接合体凹部１３が形成されている。複数のプレート９の収容凹部１１と、電極膜接合体７の接合体凹部１３とによって、前後方向に延びる収容溝１５が構成されている。収容溝１５によってコネクタ１が挿脱される収容空間１７が規定されている。

本実施形態では、燃料電池３の後端から順に数えて奇数番目に位置するプレート９は同形をなし、偶数番目に位置するプレート９もまた同形をなしている。奇数番目に位置するプレート９の収容凹部１１の形状と、偶数番目に位置するプレート９の収容凹部１１の形状とは、左右対称をなすため、以下、奇偶のうち、一方側のプレート９の収容凹部１１について詳細に説明する。

収容凹部１１はプレート９の上縁において下方に四角形状に凹んでいる。収容凹部１１の下縁には上方に延出する端子部１９が設けられている。また、プレート９の収容凹部１１には係止部２１が設けられている。本実施形態では、係止部２１は収容凹部１１の左右一方側の縁部を画定している。係止部２１は収容凹部１１の上下方向略中央上寄りの位置から左右方向外側に凹む切欠２３を含む。

次に、コネクタ１の構造について、図面を参照して説明する。

図３に示すように、コネクタ１は、ハウジング２５と、端子部材２７（図２参照）と、ロック部材２９と、レバー３１とを備えている。

ハウジング２５は樹脂製の部材であり、少なくとも一部において、収容空間１７に上方から挿脱可能に構成されている。ハウジング２５は、その中央部分を構成し、略直方体状をなすハウジング本体３７と、ハウジング本体３７の左右両側に設けられたハウジング側部３９とを備えている。

ハウジング本体３７には上下方向に延びる端子孔４１が複数設けられている。本実施形態では、ハウジング本体３７には左右対をなして並ぶ２つの端子孔４１が前後に並んで配置されている。

端子部材２７はそれぞれ金属製の部材によって構成されている。端子部材２７はそれぞれ、端子孔４１に挿入されて、ハウジング本体３７に保持されている。本実施形態では、ハウジング本体３７に後方から樹脂製のリテーナ４７（図２参照）が挿入されることによって、端子部材２７のハウジング本体３７からの離脱が防止されている。

端子部材２７にはそれぞれ配線４９が接続されている。コネクタ１が収容空間１７に挿入されると、端子部材２７はプレート９の端子部１９に接触する。端子部材２７の配線４９間の電位差を測定することにより、セル５が発生する電圧それぞれを取得することができる。

本実施形態では、端子部材２７は、図４に示すように、金属部材を折り曲げることによって形成されている。端子部材２７は、配線４９（図２参照）が圧着される圧着部５３と、端子部１９に接触する接点部５５とを備えている。圧着部５３には配線４９の芯線が圧着されることによって、配線４９と端子部材２７とが導通する。接点部５５は互いに対向する面を有する一対の金属板によって構成されている。コネクタ１が収容空間１７に挿入されたときには、接点部５５を構成する金属板の間に端子部１９が挿入され、金属板が端子部１９に接触することにより、端子部材２７はプレート９に電気的に接続する。

図３に示すように、ハウジング側部３９にはそれぞれ、その上端から下方に凹むロック部材収容部６１が形成されている。ロック部材収容部６１は四角柱状をなす凹部であり、下方に延びている。ロック部材収容部６１の左右方向におけるハウジング本体３７に近接する側の境界は、内壁６３によって画定されている。ロック部材収容部６１の左右方向におけるハウジング本体３７に離反する側の境界は外壁６５によって画定されている。ロック部材収容部６１の前側の境界は前壁６７によって画定され、ロック部材収容部６１の後側の境界は後壁６９によって画定され、ロック部材収容部６１の下側の境界は下壁７１によって画定されている。

本実施形態では、ハウジング側部３９はそれぞれ、ハウジング本体３７の左右側部に設けられている。ハウジング側部３９はそれぞれ、ハウジング本体３７よりも上方（挿入方向逆方向）に突出している。ハウジング側部３９の上面左右両縁にはそれぞれ上方（挿入方向逆方向）に突出する保護壁３９Ａが設けられている。

下壁７１の左右外面（ハウジング本体３７から離れた側の側面）には、図３の拡大図に示すように、左右方向外側に突出し、上下方向に延在する板状の分離壁４３が設けられている。分離壁４３が設けられることによって、下壁７１の左右外面には、分離壁４３の間に、上下方向に延在する分離溝４５が形成されている。ハウジング２５が収容空間１７に挿入されると、ハウジング本体３７が収容空間１７に収容されるとともに、分離溝４５にプレート９が収容される。これにより、分離壁４３が隣接するプレート９の間に挿入される。

ロック部材２９は樹脂製の部材である。本実施形態では、図１に示すように、ロック部材２９はハウジング２５の左右両端、すなわち、コネクタ１の挿入方向である下方に直交し、且つ、セル５の積層方向（前後方向）に直交する方向における両端部にそれぞれ設けられている。

ロック部材２９は、図５に示すように、前後一対のアーム部７５と、前後方向に延び、アーム部７５の下端を接続するアーム接続部７７とを備えている。

アーム部７５はそれぞれ前後方向を向く面を有し、上下方向に延びる板状をなしている。アーム部７５の上下方向中央にはそれぞれ円柱状の軸部７９が設けられている。軸部７９はそれぞれ円柱状をなし、互いに離反する方向に突出している。ハウジング側部３９の前壁６７及び後壁６９にはそれぞれ軸部７９を受容する軸受部８１が設けられている。本実施形態では、軸受部８１は前壁６７及び後壁６９においてそれぞれ前後方向に整合する位置において貫通する貫通孔として形成されている。

図１に示すように、ロック部材２９はアーム部７５の軸部７９がそれぞれ軸受部８１に軸受された状態で、ロック部材収容部６１に収容されている。これにより、ロック部材２９は前後方向（積層方向）に延びる軸線Ｘを中心とする回転可能（回転自在）にハウジング２５に支持されている。

図３に示すように、外壁６５の下縁にはそれぞれ左右方向に貫通する貫通孔８３が設けられている。ロック部材２９は軸線Ｘを中心とした回転によって、アーム部７５がロック部材収容部６１に収容され、アーム接続部７７がハウジング２５の内部に退避した退避位置と、アーム接続部７７の一部が外壁６５の貫通孔８３を通過してロック部材収容部６１の外部に到達し、ハウジング２５の外部に突出した突出位置とに変位可能となっている。

アーム接続部７７は、アーム部７５下端を接続する接続部本体８５と、接続部本体８５のハウジング本体３７の反対側に設けられた複数の挿入壁８７（図５（Ａ）参照）と、接続部本体８５のハウジング本体３７側の面に設けられた複数の突条８９（図５（Ｂ）参照）とを備えている。その他、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アーム部７５上端にはそれぞれ互いに近接する方向に突出する突起９１が設けられている。

接続部本体８５は、上下方向に延び、左右方向を向く面を有する縦壁８５Ａと、縦壁８５Ａ下端からハウジング本体３７から離れる方向に延びる横壁８５Ｂとを備え、Ｌ字状の横断面を有している。

挿入壁８７はそれぞれ前後方向を向く面を有する板状をなしている。挿入壁８７は縦壁８５Ａのハウジング本体３７から離れた側の面と、横壁８５Ｂの上面とにそれぞれ接続されている。図５（Ａ）に示すように、挿入壁８７は互いに間隔をおいて配置されている。挿入壁８７が設けられることによって、アーム接続部７７には、挿入壁８７の間に、ハウジング本体３７側に凹むアーム収容溝８７Ａが形成されている。

図５（Ｂ）に示すように、突条８９は接続部本体８５のハウジング本体３７側の面から突出し、上下方向に延在する筋状をなしている。突条８９は縦壁８５Ａのハウジング本体３７側の面に、間隔をおいて配置されている。

レバー３１は樹脂製の部材であり、図１及び図８（Ａ）に示すように、左右のロック部材収容部６１にそれぞれ上方から挿入可能に構成されている。このように、ロック部材２９が収容されたロック部材収容部６１にレバー３１が挿入可能に構成されているため、レバー３１の挿入による押圧力や引抜力を変換し、ロック部材２９を回転させることが可能となる。

本実施形態では、レバー３１は、左右方向に向く面を有するレバー本体９３と、レバー本体９３のハウジング本体３７から離反する側の面に結合され、上下方向に延在する一対のレール部９５と、レール部９５の間から二又に分岐して突出し、ハウジング本体３７から離反する側に突出するＹ字部９７とを備えている。Ｙ字部９７は突端において前後方向に対峙するように配置された板部９７Ａを備えている。本実施形態では、Ｙ字部９７は前後に位置する２つのレール部９５の間に位置している。

図８（Ａ）及び図９（Ａ）に示すように、ロック部材２９とレバー３１とには、退避位置にあるロック部材２９をその位置に保持する保持機構９９が設けられている。保持機構９９によって、レバー３１の一部のみをロック部材収容部６１に挿入することにより、ロック部材２９を退避位置に維持することができる。

本実施形態では、保持機構９９は、レバー３１に設けられたレール部９５の突端面に設けられたレバー保持面９５Ａと、ロック部材２９のアーム部７５上端の突起９１に設けられたロック保持面９１Ａとを含む。

図７に示すように、レバー保持面９５Ａは左右方向であって、ハウジング本体３７から離反する方向を向く平坦な面によって構成されている。図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ロック保持面９１Ａは左右方向であって、ハウジング本体３７に向く平坦な面によって構成されている。図９（Ａ）に示すように、ロック部材２９が退避位置にあるときには、レバー３１の上端はロック部材収容部６１から突出した位置にあり、レバー保持面９５Ａ及びロック保持面９１Ａが当接して、ロック部材２９の回転が規制される。これにより、ロック部材２９が退避位置に保持される。

ロック部材２９とレバー３１とには、レバー３１の挿入による押圧力によって、退避位置にあるロック部材２９を回転させて突出位置に変位させる第１カム機構１０１が設けられている。これにより、図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）～（Ｅ）に示すように、ハウジング本体３７が収容凹部１１に挿入されているときに、レバー３１を挿入すると、レバー３１の移動がロック部材２９の軸線Ｘを中心とする回転に変換され、退避位置にあるロック部材２９が突出位置となる。このとき、アーム接続部７７が切欠２３に突入して係止部２１に係合する。これにより、アーム接続部７７の上方への移動が規制され、コネクタ１の燃料電池３からの離脱が防止される。

本実施形態では、第１カム機構１０１は、アーム接続部７７の突条８９に設けられた第１アーム傾斜面８９Ａと、レール部９５の下端部に設けられた第１レール傾斜面９５Ｂとによって構成されている。図５に示すように、第１アーム傾斜面８９Ａは下方に向かってハウジング本体３７に近づく方向に傾斜している。第１レール傾斜面９５Ｂは下方に向かうにつれて、ハウジング本体３７に近づく方向に傾斜している。本実施形態では、２つのレール部９５の下端部は前後方向に接続されて一体となり、第１アーム傾斜面８９Ａはその一体となった部分に形成されている。

図９（Ａ）～（Ｅ）に示すように、ロック部材２９が退避位置にあるときに、ユーザがレバー３１を上方からロック部材収容部６１に挿入すると、第１レール傾斜面９５Ｂが第１アーム傾斜面８９Ａに当接する。ユーザがレバー３１を下方に向けて押圧すると、その押圧力によって、第１アーム傾斜面８９Ａが第１レール傾斜面９５Ｂによってハウジング本体３７から離れる方向に押し上げられる。これにより、ロック部材２９が軸線Ｘを中心として回転し、突出位置に移動する。

図９（Ｅ）に示すように、ロック部材２９が突出位置にあるときには、ロック部材２９が複数のプレート９に設けられた係止部２１に係止される。本実施形態では、ロック部材２９の接続部本体８５が係止部２１の切欠２３に挿入されることによって、ロック部材２９が係止部２１に係止される。このとき、隣接するプレート９の間にはそれぞれ挿入壁８７が挿入されている。

レバー３１とハウジング２５とには、レバー３１の挿入方向逆向きの移動を規制する規制機構１０３が設けられている（図１０（Ａ）及び（Ｂ）参照）。規制機構１０３によって、ロック部材２９の回転が規制されて、ロック部材２９が突出位置に維持される。

本実施形態では、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、規制機構１０３はロック部材収容部６１を画定する外壁６５に設けられた突出部６５Ａと、Ｙ字部９７の突端それぞれに設けられた係止爪９７Ｂとを含む。

突出部６５Ａは外壁６５の貫通孔８３の上方において、ロック部材収容部６１に向けて突出している。突起９１部は四角形状の横断面形状を有し、四角柱状をなしている。係止爪９７Ｂは板部９７Ａの下部それぞれに設けられ、互いに近接する方向に突出している。

ユーザがレバー３１を下方に向けて押圧すると、図１０（Ａ）に示すように、突出部６５ＡはＹ字部９７の突端を構成する２つの板部９７Ａの間に挿入される。このとき、係止爪９７Ｂはそれぞれ突出部６５Ａの前後側面に摺接し、Ｙ字部９７は板部９７Ａが離れるように弾性変形している。

レバー３１の下方への移動によって、ロック部材２９が突出位置となると、図１０（Ｂ）に示すように、係止爪９７Ｂは突出部６５Ａの下側に移動し、Ｙ字部９７は元の形状に戻る。これにより、突出部６５Ａによって係止爪９７Ｂの上方への移動が規制されるため、レバー３１の上方（すなわち、挿入方向逆向き）の移動が規制され、ロック部材２９が突出位置に維持される。よって、コネクタ１と燃料電池３との係合が維持され、コネクタ１の燃料電池３からの抜けが防止できる。

図１０（Ａ）に示すように、コネクタ１にはレバー３１がハウジング２５から離脱することを防止する離脱防止機構１０４が設けられているとよい。本実施形態では離脱防止機構１０４は、Ｙ字部９７に設けられた離脱防止爪９７Ｃと、ロック部材収容部６１の開口縁（上縁）に設けられた離脱防止突起６１Ａとを含む。離脱防止爪９７Ｃは板部９７Ａの互いに離反する側の面それぞれに設けられ、離脱防止爪９７Ｃは互いに離反する方向に突出している。離脱防止突起６１Ａは退避位置にあるレバー３１の離脱防止爪９７Ｃ上方に位置し、それぞれロック部材収容部６１の内側に突出している。これにより、離脱防止突起６１Ａによって離脱防止爪９７Ｃの上方の移動が規制され、レバー３１がハウジング２５からの離脱が防止される。

その他、レバー３１をロック部材収容部６１への挿入を容易にするため、離脱防止爪９７Ｃに上方に向けて板部９７Ａから離れる方向に傾斜する斜面や、離脱防止突起６１Ａにロック部材収容部６１の内側に向けて下方に傾斜する斜面が設けられているとよい。

図１に示すように、ロック部材２９はハウジング２５の左右両端にそれぞれ設けられている。そのため、ロック部材２９がハウジング２５の一方側の端部、すなわち、左端及び右端の一方にのみ設けられている場合に比べて、コネクタ１をより強固に燃料電池３に結合させることができる。

レバー３１は、規制機構１０３による規制に抗して、ハウジング２５から挿入方向逆向きに引き抜くためのツール１０５に係脱する引抜部１０７を有している。

本実施形態では、引抜部１０７はＹ字部９７の突端部分に設けられている。詳細には、引抜部１０７は板部９７Ａの後縁を接続し、上下方向を向く面を有する板状をなしている。

図１２（Ａ）～（Ｅ）に示すように、ユーザがツール１０５を引抜部１０７に係合させて、ツール１０５を上方に引っ張ると、規制機構１０３による規制が解除されて、レバー３１が上方に移動する。

レバー３１とロック部材２９との間には、レバー３１の挿入方向逆向き（上方）の移動に応じて、ロック部材２９を突出位置から退避位置に回転させる第２カム機構１０９が設けられている。これにより、レバー３１の挿入方向逆向き（上方）の移動がロック部材２９の回転に変換され、ロック部材２９は突出位置から退避位置に回転する。

本実施形態では、第２カム機構１０９はレバー３１のレール部９５上端に設けられた第２レール傾斜面９５Ｃ（図７も参照）と、ロック部材２９のアーム部７５上端の突起９１に設けられた第２アーム傾斜面９１Ｂ（図５（Ａ）及び（Ｂ）も参照）とを含む。レバー３１が挿入され、ロック部材２９が突出位置にあるときに、第２レール傾斜面９５Ｃは上方に向かってハウジング本体３７に近接する方向に傾斜する態様をなしている。第２アーム傾斜面９１Ｂもまた、上方に向かってハウジング本体３７に近接する方向に傾斜している。

引抜部１０７にツール１０５を引っ掛けて、ユーザがレバー３１を上方に引き上げると、Ｙ字部９７の突端が開くように変形して、係止爪９７Ｂがそれぞれ突出部６５Ａの前後側面に沿って移動可能となり、規制機構１０３による規制が解除される。

また、第２レール傾斜面９５Ｃが第２アーム傾斜面９１Ｂに当接し、レバー３１の上方の移動に応じて、アーム部７５の上端がハウジング本体３７から離れる方向に押し出される。これにより、ロック部材２９が軸線Ｘを中心して回転し、突出位置から退避位置へ変位する。これにより、ロック部材２９と係止部２１との係合が解除され、コネクタ１が燃料電池３から分離可能となる。

次に、このように構成したコネクタ１の効果について説明する。

燃料電池３においては、製造時や使用時においてプレート９の積層ずれが生じることがあり、また、積層ずれが累積するという問題がある。

そのため、プレート９に係止部２１を設け、係止部２１に係脱するロック部を設けて、燃料電池３からのコネクタ１の脱落を防止する場合には、ロック部の通常よりも可動範囲を大きく設定し、十分な係代を確保する必要がある。

ハウジング２５に係止部２１に係脱するロック部を構成する方法として、例えば、ハウジング２５に樹脂材によって撓み変形可能に構成され、ロック部を備えたアームを設けることが考えられる。その場合、アームの撓み変形によって、ロック部が係止部２１に係脱することになり、樹脂材の機械強度を超えてアーム部７５を変形させることができない。そのため、ロック部の可動範囲を確保することができず、係止部２１とロック部との係代が不十分となる虞がある。

一方、本発明では、レバー３１のロック部材収容部６１への挿入によってロック部材２９が回転する。これにより、ロック部材２９が退避位置から突出位置に変位して、ロック部材２９が係止部２１に係止される。このように、ロック部材２９の変位がロック部材２９の回転によって行われるため、撓み変形などを用いる場合に比べて、ロック部材２９の可動範囲が大きくなり、ロック部材２９のハウジング２５からの突出量が確保し易くなる。そのため、コネクタ１が係止部２１に係止され易くなる。このように、本発明によるコネクタ１は、積層寸法に通常よりも大きな公差であっても、燃料電池３により確実に係合させることができ、また、コネクタ１の燃料電池３からの抜けがより確実に防止できる。

これにより、コネクタ１の燃料電池３からの抜けが防止されることによって、セル５の電圧を良好にモニタすることができる。これにより、例えば、電動車両に搭載された燃料電池３の状態を良好にモニタすることが可能となるため、本発明に係るコネクタ１は、延いては、ＣＯ２排出量の削減や、エネルギー効率の改善に寄与するものである。

ロック部材２９が突出位置にあるとき、アーム接続部７７がハウジング２５から露出し、プレート９の切欠２３に突入する。このように、突出位置にあるときに、アーム接続部７７がハウジング２５から露出するため、アーム接続部７７を係止部２１（切欠２３）に容易に係止させることができる。

また、撓み変形するアームにより、係止部２１に係脱するロック部を構成した場合、コネクタ１の挿入時に、ロック部がプレート９の端部に摺接することになる。そのため、プレート９の変形が生じる虞がある。一方、本発明では、コネクタ１（ハウジング本体３７）を収容溝１５に挿入するときには、ロック部材２９は退避位置に保持される。そのため、コネクタ１の挿入時には、ロック部材２９はプレート９に当接することがないため、プレート９の変形がより確実に防止できる。

コネクタ１は収容溝１５に上方から下方に向けて挿入される。また、レバー３１を上方から下方に向けてロック部材収容部６１に挿入されることにより、ロック部材２９が係止部２１に係止される。このように、コネクタ１の挿抜方向とレバー３１の操作方向とはともに下方であり、同一になっている。

一方、コネクタ１の挿抜方向とレバー３１の操作方向とが異なる場合には、レバー３１の操作によって、コネクタ１からプレート９に面直方向の荷重が加わる虞がある。そのため、燃料電池３には、レバー３１の操作によって加わりうる面直方向の荷重に耐えうる強度が求められる。本発明では、コネクタ１の挿抜方向とレバー３１の操作方向とが同じであるため、レバー３１の操作によって加わりうる面直方向の荷重を抑えることができる。よって、コネクタ１の挿抜方向とレバー３１の操作方向とが異なる場合に比べて、燃料電池３に求められるプレート９に面直方向の強度を抑えることができる。

本発明では、レバー３１の操作は，ハウジング２５の上方（挿入方向逆側）から行うことができる。すなわち、ハウジング２５の収容空間１７（収容凹部１１）への挿入方向と、レバー３１の挿入方向とは同一である。そのため、レバー３１をコネクタ１の挿入方向に対して左右側方から操作するように構成した場合に比べて、レバー３１の操作のために要する挿入方向に直交する方向のスペースを低減することができる。これにより、コネクタ１の周辺のロック部材２９を操作するためのスペースを少なくすることができる。

また、レバー３１の操作は，ハウジング２５の上方から行うように構成することで、配線４９の引き回しに必要なスペースを活用することができる。これにより、コネクタ１を燃料電池３のように密集してコネクタ１を配置することが求められる用途に適したものにすることができる。

退避位置にあるロック部材２９をその位置に保持する保持機構９９によって、ハウジング２５の収容溝１５への挿入時にロック部材２９を退避位置に保持することができるため、挿入時に、ロック部材２９がプレート９に当接することを防止することができる。これにより、コネクタ１の組付時にプレート９に荷重がかかり難くなるため、燃料電池３のプレート９の変形を防止することができ、プレート９の保護を図ることができる。

図１２（Ａ）に示すように、本実施形態では、ロック部材２９が突出位置になった後も、レバー３１を下方に挿入することができる。レバー３１がロック部材収容部６１に完全に挿入されているときには、ロック部材２９の回転によって、第１アーム傾斜面８９Ａと、第１レール傾斜面９５Ｂとが係合（当接）しないように構成されている。そのため、レバー３１がロック部材収容部６１に完全に挿入されているときに、コネクタ１に収容溝１５から離反する方向（上方）の荷重が加わった場合であっても、第１アーム傾斜面８９Ａと、第１レール傾斜面９５Ｂとが係合せず、レバー３１が上方に浮き上がることがない。また、突条８９の突端面と、レール部９５の突端面とが当接し、ロック部材２９の回転を規制するため、ロック部材２９と係止部２１との係合が解除されず、コネクタ１が燃料電池３からの抜けが防止される。

また、レバー３１をツール１０５により上方に引き抜くと、ロック部材２９は退避位置に移動し、コネクタ１が燃料電池３から分離可能となる。そのため、コネクタ１を燃料電池３から取り外すときにおいても、ロック部材２９がプレート９に接触することが防止でき、プレート９の保護を図ることができる。

ハウジング２５が収容空間１７に挿入されると、分離溝４５にプレート９が収容され、分離壁４３が隣接するプレート９の間に挿入される。これにより、隣接するプレート９同士の接触が防止でき、更に、プレート９の撓みや変形を防止することができる。また、ロック部材２９が突出位置にあるとき、プレート９はアーム収容溝８７Ａに収容され、ロック部材２９の挿入壁８７はプレート９の間に挿入される。これにより、隣接するプレート９同士の接触を防止することができる。

ロック部材２９は回転により退避位置から突出位置に変位する。そのため、撓み変形するアームにより、係止部２１に係脱するロック部を構成した場合に比べて、プレート９の間により深くに挿入壁８７を挿入することができる。よって、隣接するプレート９同士の接触をより効果的に防止することができる。

接続部本体８５が複数の切欠２３に突入することによって、接続部本体８５が複数の係止部２１に引っ掛かり、ロック部材２９が複数の係止部２１に係止される。すなわち、接続部本体８５が複数のプレート９に設けられた切欠２３にそれぞれ挿入されて、係止部２１それぞれに引っ掛かる引掛部として機能する。また、アーム接続部７７は係止部２１に係止される被係止部として機能する。

このように、接続部本体８５が複数の切欠２３に突入するため、接続部本体８５が単一の切欠２３に突入することによってロック部材２９が係止される場合に比べて、コネクタ１をより強く燃料電池３に係止させることができる。また、接続部本体８５が切欠２３に突入することによって係止されるため、プレート９の積層方向にずれた場合であっても、ロック部材２９を係止部２１に係止させることができ、コネクタ１を燃料電池３に係止させることができる。

本実施形態では、図１に示すように、ハウジング側部３９の上面左右両縁にそれぞれ、上方に突出する保護壁３９Ａが設けられている。これにより、レバー３１が左右側方から保護壁３９Ａによって囲まれることになり、物体等の衝突によるユーザの意図しないレバー３１の挿入が防止できる。

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。上記の実施形態に示したコネクタ１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも当業者であれば本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

上記実施形態において、コネクタ１には、保持機構９９、第１カム機構１０１、規制機構１０３、離脱防止機構１０４、及び、第２カム機構１０９の５つの機構が設けられていたが、コネクタ１には第１カム機構１０１と規制機構１０３のみが設けられていてもよい。上記実施形態において、第１カム機構１０１、規制機構１０３、離脱防止機構１０４、第２カム機構１０９はそれぞれ例示に過ぎず、同様の効果を奏する他の構成によって実現されていてもよい。

上記実施形態において、接続部本体８５がハウジング２５から突出するときに、ロック部材２９が突出位置にあると記載したが、突出位置にあるときに、接続部本体８５が切欠２３に係合能であればよい。例えば、ロック部材２９が突出位置にあるときに、接続部本体８５の少なくとも一部が底面４５Ａ（図９（Ｅ）参照）の外側に位置し、少なくとも一部において切欠２３に突入して、ロック部材２９がプレート９に係止される態様であればいかなる態様であってもよい。

上記実施形態において、引抜部１０７はＹ字部９７の突端部分に設けられていたが、本発明は引抜部１０７の位置には限定されない。また、上記実施形態ではツール１０５を用いてレバー３１を引き抜く構成を例示して説明したが、本発明においてツール１０５は必須ではなく、本発明はレバー３１を引き抜くためのツール１０５の有無によっては限定されない。

図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）にはそれぞれ、引抜部１０７の変形例が示されている。図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、引抜部１０７は例えば、レバー本体９３の上縁、すなわち、挿入方向における後縁に設けられていてもよい。

引抜部１０７は、レバー本体９３の挿入方向における後縁にて、挿入方向に直交する方向に突出する壁体によって構成されていてもよい。例えば、引抜部１０７は、図１３（Ａ）（コネクタ１の第１変形例）に示すように、レバー本体９３の上縁において配線４９（端子部材２７）の側に向けて突出する突壁１０７Ａによって構成されていてもよい。また、引抜部１０７は、図１３（Ｂ）（コネクタ１の第２変形例）に示すように、例えば、レバー本体９３の上縁において配線４９（端子部材２７）の側に向けて突出する突壁１０７Ｂによって構成されていてもよい。このように構成されることで、ユーザは直接、レバー本体９３の挿入方向における後端部分を容易に摘まむことができるため、ツール１０５を用いることなくレバー３１をハウジング２５に挿脱することができる。

また、上記実施形態においては、コネクタ１の左右両端にそれぞれロック部材２９が設けられている例を示したが、本発明は、ロック部材２９の位置はコネクタ１の左右端でなくてもよく、また、ロック部材２９の数は２には限定されない。例えば、図１４（Ａ）（コネクタ１の第３変形例）に示すように、レバー３１がコネクタ１の左右片側のみに設けられ、図１４（Ｂ）に示すように、ロック部材２９もまた、コネクタ１の左右片側のみに設けられる態様であってよい。コネクタ１には、少なくとも一つのロック部材２９が設けられていればよく、ロック部材２９を出没させるためのレバー３１もまた少なくとも１つ設けられていればよい。

また、上記実施形態において、コネクタ１には２つの保護壁３９Ａが設けられていたが、保護壁３９Ａは必須ではなく、また、コネクタ１に１つの保護壁３９Ａが設けられる態様であってもよい。

１ ：コネクタ
３ ：燃料電池
５ ：セル
７ ：電極膜接合体
７Ａ ：空気極
７Ｂ ：燃料極
７Ｃ ：高分子電解質膜
９ ：プレート
１１ ：収容凹部
１３ ：接合体凹部
１５ ：収容溝
１７ ：収容空間
１９ ：端子部
２１ ：係止部
２３ ：切欠
２５ ：ハウジング
２７ ：端子部材
２９ ：ロック部材
３１ ：レバー
３７ ：ハウジング本体
３９ ：ハウジング側部
３９Ａ ：保護壁
４１ ：端子孔
４３ ：分離壁
４５ ：分離溝
４５Ａ ：底面
４７ ：リテーナ
４９ ：配線
５３ ：圧着部
５５ ：接点部
６１ ：ロック部材収容部
６１Ａ ：離脱防止突起
６３ ：内壁
６５ ：外壁
６５Ａ ：突出部
６７ ：前壁
６９ ：後壁
７１ ：下壁
７５ ：アーム部
７７ ：アーム接続部（被係止部）
７９ ：軸部
８１ ：軸受部
８３ ：貫通孔
８５ ：接続部本体（引掛部）
８５Ａ ：縦壁
８５Ｂ ：横壁
８７ ：挿入壁
８７Ａ ：アーム収容溝
８９ ：突条
８９Ａ ：第１アーム傾斜面
９１ ：突起
９１Ａ ：ロック保持面
９１Ｂ ：第２アーム傾斜面
９３ ：レバー本体
９５ ：レール部
９５Ａ ：レバー保持面
９５Ｂ ：第１レール傾斜面
９５Ｃ ：第２レール傾斜面
９７ ：Ｙ字部
９７Ａ ：板部
９７Ｂ ：係止爪
９７Ｃ ：離脱防止爪
９９ ：保持機構
１０１ ：第１カム機構
１０３ ：規制機構
１０４ ：離脱防止機構
１０５ ：ツール
１０７ ：引抜部
１０７Ａ ：突壁
１０７Ｂ ：突壁
１０９ ：第２カム機構
Ｘ ：軸線

Claims (10)

1. 燃料電池に着脱可能なコネクタであって、
   前記燃料電池は、所定の積層方向に間隔をおいて配置され、それぞれが収容凹部を有する複数のプレートを備え、
   前記プレートの前記収容凹部それぞれには係止部が設けられ、
   前記コネクタは、
   複数の前記プレートの前記収容凹部に挿入可能なハウジングと、
   前記ハウジングに保持され、前記ハウジングが前記収容凹部に挿入されたときに前記プレートに電気的に接続する端子部材と、
   前記ハウジングに挿入可能なレバーと、
   前記レバーの挿入による押圧力によって、前記積層方向に延びる軸線を中心として回転し、前記係止部に係合するロック部材とを有するコネクタ。
2. 前記ロック部材は、前記係止部に係止可能な被係止部を備え、
   前記レバーの前記ハウジングへの挿入によって、前記ロック部材は、前記被係止部が前記ハウジングの内部に退避した退避位置から、前記被係止部が前記ハウジングの外部に突出した突出位置に変位する請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記係止部は前記プレートに設けられた切欠を含み、
   前記被係止部は隣接する複数の前記プレートに設けられた前記切欠にそれぞれ挿入されて、前記プレートに掛け止めされる引掛部と、前記プレートの間に挿入される少なくとも一つの挿入壁と、を備える請求項２に記載のコネクタ。
4. 前記引掛部が掛け止めされる複数の前記プレートのうち、隣接する前記プレートの間それぞれに前記挿入壁が挿入されている請求項３に記載のコネクタ。
5. 前記ロック部材には前記軸線の方向に沿って延びる一対の軸部が設けられ、
   前記ハウジングは前記ロック部材の前記軸部を回転自在に受容する軸受部を備え、且つ、前記ロック部材を収容するロック部材収容部を有し、
   前記ロック部材収容部に前記レバーが挿入されることによって、前記ロック部材が回転する請求項１に記載のコネクタ。
6. 前記レバーの前記ハウジングへの挿入方向は、前記収容凹部への挿入方向と同一である請求項１に記載のコネクタ。
7. 前記レバー及び前記ロック部材には、前記レバーの挿入方向の移動を前記ロック部材の回転に変換する第１カム機構が設けられている請求項１に記載のコネクタ。
8. 前記レバーと前記ハウジングとには、前記ロック部材が前記突出位置になったときに、前記レバーの挿入方向逆向きの移動を規制することにより、前記ロック部材の回転を規制する規制機構が設けられている請求項２に記載のコネクタ。
9. 前記レバーには、前記規制機構による規制に抗して、前記ハウジングから前記挿入方向逆向きに引き抜くための引抜部を有し、
   前記レバーと前記ロック部材との間には、前記レバーの前記挿入方向逆向きの移動に応じて、前記ロック部材を前記突出位置から前記退避位置に回転させる第２カム機構が設けられている請求項８に記載のコネクタ。
10. 前記ロック部材は、前記ハウジングの挿入方向に直交し、且つ、前記積層方向に直交する方向における両端部にそれぞれ設けられている請求項１～請求項８のいずれか１つの項に記載のコネクタ。

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